WO2005090511A1 - 研磨用組成物および研磨方法 - Google Patents

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salt
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Kazuaki Yoshida
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    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions

Definitions

  • the present invention relates to a polishing composition used for polishing a semiconductor substrate, a hard disk substrate, and the like, and a polishing method using the same. More specifically, the present invention relates to a polishing composition containing silica fine particles, water, a basic substance, or an inorganic salt and having an improved polishing rate, and a polishing method using the composition.
  • polishing liquid in which silica fine particles are suspended in an alkaline solution around pHIO and a nonwoven fabric (polishing pad) with a special structure are used for such surface tension.
  • CMP polishing
  • FIG. 1 shows an outline of this polishing apparatus.
  • the polishing is performed while continuously supplying slurry 13 (a slurry supply section is not shown) to the interface between the polishing pad 11 and the wafer 12.
  • slurry 13 a slurry supply section is not shown
  • the polishing pad 11 is affixed to the polishing platen 14 and the wafer 12 is affixed to the wafer carrier 15.
  • the polishing platen 14 and the wafer carrier 15 rotate, and a relative speed difference therebetween is given, and a polishing pressure is applied between the polishing platen 14 and the wafer 12.
  • Silica fine particles are usually stored in an alkaline solution because they are easily aggregated in an aqueous solution. Soshi
  • silica fine particles are dispersed and stored in an alkaline aqueous solution and used as an abrasive.
  • a polishing solution such as 3900! ⁇ (Fujimi Co., Ltd.) is a brand name 11 ⁇ > 1300 (Rodel-Tatta Co., Ltd.) It is a silica fine particle alkaline polishing liquid.
  • An example of a polishing liquid in which silica fine particles are suspended in an alkaline solution is also described in Patent Document 1.
  • silica fine particles having different production methods and shapes are used as abrasives.
  • a colloidal material that also produces alkoxysilane power is used.
  • Silica power It is extremely superior to fumed silica and colloidal silica made from water glass.
  • colloidal silica has the disadvantage of a low polishing rate.
  • polishing rate is low, the applicable range is only used as a part of polishing a metal film of a touch-polished semiconductor substrate for eliminating scratches in a final polishing process of a silicon wafer. Under such circumstances, it has been strongly desired to improve the polishing rate of silica fine particles.
  • a polishing liquid using silica fine particles as an abrasive is generally used in an alkaline state.
  • the reason why it is used alkaline is that the polishing rate is improved.
  • Examination of the polishing rate of silicon wafers by adding ammonia to the polishing liquid shows that the higher the alkalinity, the higher the polishing rate.
  • This is one means of improving the polishing rate of silica fine particles, and this means of making the polishing liquid alkaline is also used in commercially available polishing liquids.
  • the silica fine particles are easily dissolved in an alkaline aqueous solution having a pH of 9 or more, the actual polishing liquid cannot be made unnecessarily high in pH.
  • the present inventors have earnestly studied a method for improving the polishing rate without adding a large amount of alkali, and have arrived at the present invention.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application No. 2002—3717811
  • the present invention provides, as an abrasive,
  • a polishing composition containing fine silica particles, water, a basic substance, and an inorganic salt containing fine silica particles, water, a basic substance, and an inorganic salt.
  • a polishing composition which is an alkali metal salt or an ammonium salt as an inorganic salt. And so on,
  • the polishing composition of the present invention can be easily obtained by mixing silica fine particles, water, a basic substance, and an inorganic salt, but the polishing composition containing the silica fine particles, water, and the basic substance is prepared in advance. It can be easily prepared by preparing and adding an inorganic salt thereto. Therefore, the polishing composition of the present invention can be produced even when an inorganic salt is added to a commercially available polishing composition containing fine silica particles, water and a basic substance. In this method for producing a polishing composition, the silica fine particles aggregate in the composition, the particle diameter changes, the instability of changing the polishing rate is eliminated, and stable storage for a long period of time is possible. Further, the polishing composition of the present invention may include a wetting agent or the like contained in the ordinary polishing composition other than the fine particles containing silica fine particles, water, a basic substance, and an inorganic salt.
  • a comparison between the conventionally known polishing composition containing silica fine particles, water and a basic substance and the polishing composition of the present invention obtained by adding an inorganic salt to this polishing composition shows that the polishing composition of the present invention The object shows a much higher polishing rate.
  • a polishing composition which does not generate aggregates of silica fine particles after mixing an inorganic salt with the polishing composition containing silica fine particles, water, and a basic substance exhibits a higher polishing rate. This is because if an aggregate of silica fine particles is generated, the polishing rate is reduced.
  • the generation of aggregates of silica fine particles as referred to here means that the silica fine particles associate or aggregate or have a large particle size.
  • the silica fine particles that can be used in the polishing composition of the present invention may be manufactured by any manufacturing method and may have any shape.
  • the colloidal silica force is more preferable than the fumed silica. Because fumed silica is synthesized in a high-temperature flame, the particles often fuse with each other and the surface is not smooth. Therefore, as long as the surface is smooth, it may be melted at high temperature. For example, spherical silica obtained by remelting fumed silica into large particles is also a preferable silica fine particle.
  • the particle size of the silica fine particles used in the polishing composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably from 5 to 500 nm, more preferably from 20 to 200 nm.
  • the particle diameter of the silicon force is too fine, it will be buried in the unevenness in the pad during the polishing process, and the polishing ability cannot be exerted.
  • the particle size is too large, the silica fine particles in the polishing composition will precipitate and the particles will not be able to reach the polishing interface between the wafer and the polishing pad immediately.
  • the polishing composition of the present invention contains a basic substance! / Because it is alkaline.
  • the alkalinity is preferably in the range of 7.5 to 12.0 at pH.
  • a more preferred pH range is 8.0 at 10.5. This is because, when the pH is in the range of 8.0 to 10.5, the polishing rate is significantly improved by the use of inorganic salted kafun.
  • the stability of the slurry is low, and in the case where the pH is higher than 12.0, the silica fine particles dissolve and the particle size is reduced.
  • the reason that the polishing composition of the present invention contains a basic substance is that the polishing composition containing fine silica particles, water, and the basic substance can be stored and immediately added with an inorganic salt. This is a force that allows the polishing composition of the present invention to be easily produced.
  • the basic substance that can be used in the present invention is not particularly limited, but a compound that is difficult to associate with silica fine particles is preferable.
  • it is an alkali metal hydroxide such as NaOH or KOH or NHOH (aqueous ammonia).
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • Amines such as can also be used.
  • it is KOH or NH OH (aqueous ammonia)
  • the content of the silica fine particles in the polishing composition of the present invention is preferably 0.1 to 5.0% based on the weight of the entire polishing composition, and the force S is preferably 0.2 to 1.0. % Is more preferable. If the amount is too large, the silica fine particles tend to agglomerate, causing a reduction in the polishing rate.
  • the inorganic salts of the present invention include KC1, KSO, KNO, NaCl, NaSO, NaNO, NHCl, NHCl.
  • Alkali metal salts such as NO and (NH) SO, and ammonium salts.
  • Seeds can be selected.
  • the amount of the inorganic salt in the polishing composition is large and moderate. This is the force that the more the polishing rate increases. However, if the amount is too large, the silica fine particles tend to aggregate, which may cause a reduction in the polishing rate.
  • a preferred range is 1.0 mol or less per liter of the polishing composition.
  • the composition contains an inorganic salt.
  • a more preferred range is a composition containing 0.5 mol or less of an inorganic salt per liter of the polishing composition. The preferred range also depends on the type of the inorganic salt, the pH of the polishing composition, and the like.
  • the polishing method of the present invention is performed using the above-mentioned polishing composition.
  • a polishing method called V so-called mechanical chemical polishing (CMP), using a polishing liquid (slurry) and a non-woven fabric (polishing pad) having a special structure
  • CMP mechanical chemical polishing
  • Fig. 1 shows the outline of this polishing apparatus.
  • the polishing is performed while continuously supplying the slurry 13 (the slurry supply section is not shown) to the interface between the polishing pad 11 and the wafer 12.
  • the polishing pad 11 is attached to the polishing platen 14, and the wafer 12 is attached to the wafer carrier 15.
  • the polishing platen 14 and the wafer carrier 15 rotate to give a relative speed difference, and a polishing pressure is applied between the polishing platen 14 and the wafer 12.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a polishing apparatus.
  • the polishing process was performed using a polishing composition of Malto's diamond wrap ML-150P and a polishing pad of Fujibo's EXP-2, and a 2-inch silicon wafer with the polishing composition under the following polishing conditions.
  • the polishing rate of the standard polishing composition was set to 100%, and a relative value thereof was used.
  • a silica fine particle, a standard polishing composition containing a basic substance is prepared by adding ammonia, Loose (HEC), pure water, diethylene glycol, etc. were prepared.
  • the polishing composition of the present invention containing an inorganic salt was prepared by adding an inorganic salt to a standard polishing composition.
  • Example 1 Example 2, Example 3 and Example 4
  • Example 1 The polishing compositions of Example 1, Example 2, Example 3 and Example 4 were prepared by adding the salt shown in Table 1 corresponding to the amount of 0.36 mol / 1 to the standard polishing composition.
  • the polishing rate of this polishing composition was measured by the method described above, the results shown in Table 1 were obtained. From Table 1, it can be seen that the polishing composition of the present invention in which an inorganic salt was added did not contain an inorganic salt! / ⁇ had a higher polishing rate than the standard polishing composition.
  • Example 6 Ammonium chloride 1 50 8.3 Example 7, Comparative Example 1, and Comparative Example 2
  • Example 7 0.07 mol / 1 of the salt shown in Table 3 was added to the standard polishing composition to prepare the polishing compositions of Example 7, Comparative Examples 1 and 2.
  • the polishing rate of this polishing composition was measured by the method described above, and the results are as shown in Table 3. From Example 7 in Table 3, it can be seen that the polishing composition of the present invention has a higher polishing rate than the standard polishing composition containing no inorganic salt, even if the amount of added calorie is small.
  • silica particles started to aggregate and precipitate immediately after the addition of the alkali salt to which the alkaline earth metal salt was added. For this reason, the polishing speed was too low to measure.
  • Example 8 Example 9 and Comparative Example 3
  • the polishing compositions of Examples 8, 9 and Comparative Example 3 were prepared by adding 0.29 mol / 1 of aqueous ammonia and 0.36 mol / 1 of the salt shown in Table 4 to the standard polishing composition. .
  • Table 4 shows the polishing rate of this polishing composition measured by the above-described method. From Table 4, it can be seen that even the polishing composition of the present invention to which an inorganic salt was added contained no inorganic salt! / ⁇ It can be seen that the polishing rate is higher than that of the standard polishing composition.
  • Comparative Example 3 was obtained by adding ammonia to the standard polishing composition to increase the pH, and shows that increasing the pH increases the polishing speed.
  • Example 8 and Example 9 show that the polishing rate is increased by one layer compared to a case where only the ammonia, which is the polishing composition of the present invention, to which an inorganic salt that can be replaced with ammonia alone is added, is added. However, the rate of increase is lower than in Examples 1 and 4 where the pH is low.
  • polishing composition of the present invention having a pH of 8.3.
  • the polishing rate of this polishing composition was 154% when measured by the above method. Even when two kinds of inorganic salts were added, the polishing rate was increased by tl compared to the polishing composition without the addition of the inorganic salts.
  • polishing composition of the present invention having a pH of 9.8.
  • Precipitation of silica fine particles occurred in the polishing composition, but the polishing composition was used for polishing while stirring, and the polishing rate was measured by the above method.
  • the polishing rate was 171%, which was higher than that of the polishing composition containing no inorganic salt.
  • the polishing rates were lower than those of Examples 1, 5, 7, and 8, where no precipitation occurred.
  • a polishing composition was prepared using spherical silica fine particles having an average particle size of 34 Onm, which were produced by heating fumed silica to increase the particle size.
  • the production method is a method in which silica, fine particles of ammonia, hydrodoxyl cellulose (HEC), and pure water are added.
  • This polishing composition contains 0.5 wt% of silica, 2250 wt. Ppm of ammonia, and 175 wt. Ppm of Fujichem HEC CF-X.
  • the polishing rate of this polishing composition was 61% when measured by the above method.
  • the polishing rate of this polishing composition is slower than that of the standard polishing composition, but this is because the particle diameter is large.
  • polishing composition of Comparative Example 4 0.36 mol / 1 of sodium salt was added to the polishing composition of Comparative Example 4 to prepare a polishing composition of the present invention.
  • polishing rate of this polishing composition was measured by the above method, the polishing rate was 86%.
  • the polishing rate of this polishing composition was increased to 141% as compared with the polishing composition of Comparative Example 4 in which no inorganic salt was added.
  • the polishing composition of the present invention contains conventionally known fine silica particles, water, and a basic substance.
  • the polishing composition has a significantly improved polishing rate as compared with the polishing composition of the present invention, is easy to manufacture, and has a small burden on the disposal of concentrated and alkaline liquids, and is an excellent polishing composition.
  • This polishing composition can be widely used for polishing of semiconductor substrates, hard disk substrates and the like. Polishing with the polishing composition improves the polishing rate.

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Abstract

本発明は半導体基板、ハードディスク基板などの研磨処理においてシリカ微粒子、水、塩基性物質、および無機塩を含んでいる研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法により研磨速度の向上を図るのを目的にしている。この研磨用組成物はシリカ微粒子、水、塩基性物質、および無機塩を混合すれば製造できるが、従来知られているシリカ微粒子含有のアルカリ性研磨用組成物に無機塩を添加しても得られる。このとき、無機塩には、ＫCl,　K2SO4,  KNO3, NaCl、Na２SO4, NaNO3, NH4Cl、NH4NO3, (NH4)２SO4 などのアルカリ金属塩、アンモニウム塩などが用いられる。無機塩を添加したとき、シリカ微粒子の凝集体が発生しない研磨用組成物であると研磨速度の向上が著しい。

Description

研磨用組成物および研磨方法
技術分野
[0001] 本発明は、半導体基板、ハードディスク基板などの研磨処理に用いる研磨用組成物 およびそれを用いた研磨方法に関する。詳しくは、シリカ微粒子、水、塩基性物質或 いはさらに 無機塩を含んで 、る研磨速度が向上した研磨用組成物およ びその組成物を用いた研磨方法に関する。
背景技術
[0002] 近年、半導体素子ゃノヽードディスクの小型化、大容量ィ匕などの高機能化が著 ヽ 。このため、半導体素子の基板であるシリコン 'ウェハーゃノヽードディスク基板には極 めて高い平坦性、無傷性の表面を有するものが求められ、無擾乱鏡面研磨とかブラ ナリゼーシヨン力卩ェが広く実用化されている。このような表面力卩ェには、シリカ微粒子 を pHIO前後のアルカリ性溶液に懸濁させた研磨液 (スラリー）と特殊構造の不織布 ( 研磨パッド）を用 、た、 、わゆるメカ-カル ·ケミカル ·ポリシング (CMP)と呼ばれる研 磨方法が行われている。
この研磨装置の概略を第 1図に示す。研磨は研磨パッド 11とウェハー 12の界面にス ラリー 13 (スラリーの供給部は図示されていない)を連続的に供給しながら行われる。 このとき研磨パッド 11は研磨定盤 14に貼り付けられ、ウェハー 12はウェハー 'キヤリ ァ 15に貼り付けられている。そして、研磨定盤 14とウェハー ·キャリア 15は回転しそ の相対速度差が付与され、研磨定盤 14とウェハー 12の間に研磨圧が負荷されてい る。
シリカ微粒子は、水溶液中では凝集しやすいので、通常、アルカリ性溶液中で保存さ れる。そし
て、研磨剤としてもシリカ微粒子をアルカリ性水溶液に分散させて保存され、使用さ れる。例えば、商品名3900!^ (株式会社フジミ製)ぁるぃは商品名11^> 1300 (ロ デール ·-ッタ株式会社製)などの研磨液はアンモニア溶液にシリカ微粒子を加えた シリカ微粒子アルカリ性研磨液である。また、シリカ微粒子をアルカリ性溶液に懸濁さ せた研磨液の例は、特許文献 1にも記載されて 、る。
[0003] 製造法や形状の異なる各種のシリカ微粒子が研磨剤として使われて 、るが、基板 材料を極めて高い平坦性、無傷性の表面に加工するという観点からは、アルコキシ シラン力も製造したコロイダルシリカ力 フュームドシリカや水ガラスを原料としたコロイ ダルシリカなどに比較し極めて優れている。し力しながら、コロイダルシリカには研磨 速度が遅いという欠点がある。
[0004] 研磨速度が遅いと、その適用範囲はシリコン 'ウェハーのファイナル研磨工程にお けるスクラッチ傷を消すためのタツチポリシュゃ半導体基板のメタル膜研磨の一部に 脇役的に使われるに過ぎない。このような状況から、シリカ微粒子の研磨速度の向上 が強く望まれていた。
シリカ微粒子を研磨剤とする研磨液は通常アルカリ性で使用されて ヽる。アルカリ性 で使われる理由は、研磨速度が向上するからである。研磨液にアンモニアを添加し てシリコン 'ウェハーの研磨速度を調べてみると、アルカリ性を高くすればするほど研 磨速度が速くなることが確認できる。これが、シリカ微粒子の研磨速度を向上させる 一つの手段であり、市販の研磨液にも研磨液をアルカリ性にするというこの手段が採 用されている。しかし、シリカ微粒子は pHが 9以上のアルカリ性水溶液には溶解しや すくなるので、実際の研磨液をむやみに高 pHにすることは出来ない。また、アルカリ 性が高いと、研磨処理後の廃研磨液の廃液処理という問題も生じる。そこで、本発明 者はアルカリを大量に加えることではない研磨速度の向上方法を鋭意検討し本発明 に到った。
[0005] 特許文献 1 :特願 2002— 3717811
発明の開示
[0006] 本発明は、研磨剤として、
(1)シリカ微粒子、水、塩基性物質、および無機塩を含んでいる研磨用組成物。
(2)シリカ微粒子、水、塩基性物質、および無機塩を含んでいる研磨用組成物であつ て、無機塩の混合後にシリカ微粒子の凝集物が発生しない研磨用組成物。
(3)無機塩として、アルカリ金属塩、アンモ-ゥム塩である研磨用組成物。 などを用いるものであり、
(4)前述の組成物を用いる研磨方法。
である。これにより研磨速度の向上を図るものである。
本発明の研磨用組成物は、シリカ微粒子、水、塩基性物質、および無機塩を混合す れば容易に得られるが、シリカ微粒子、水、および塩基性物質を含んだ研磨用組成 物を予め用意しこれに無機塩を添加しても容易に製造できる。従って、市販されてい るシリカ微粒子、水、および塩基性物質を含んだ研磨用組成物に無機塩を添加して も本発明の研磨用組成物を製造できる。この研磨用組成物の製造方法では、組成 物中でシリカ微粒子が凝集し粒子径が変化し、研磨速度が変化するという不安定性 がなくなり、長期間安定に保存することも可能である。また、本発明の研磨用組成物 は、シリカ微粒子、水、塩基性物質、および無機塩を含むものである力 これ以外の 通常研磨用組成物に含まれる濡れ剤などを含んで 、てもよ 、。
シリカ微粒子、水、および塩基性物質を含んだ従来知られている研磨用組成物とこ の研磨用組成物に無機塩を加えた本発明の研磨用組成物を比べると、本発明の研 磨組成物の方が格段に大きい研磨速度をしめす。そして、シリカ微粒子、水、および 塩基性物質を含む研磨用組成物に無機塩を混合した後にシリカ微粒子の凝集物が 発生しない研磨用組成物であると一層大きな研磨速度をしめす。もし、シリカ微粒子 の凝集物が発生すると、研磨速度が低下するからである。ここで言うシリカ微粒子の 凝集物の発生とは、シリカ微粒子が会合或 ヽは凝集して大きな粒子径
に変化することであり、沈殿物の発生や溶液の白濁などとして観察される。この現象 は過度に大量の無機塩を加えたりするとき生じる。また、アルカリ土類金属塩の場合 、少量の添加でも凝集物が発生する。
本発明の研磨用組成物に使用しうるシリカ微粒子は、いかなる製造法で製造したも のでもよく、いかなる形状のものでもよい。し力し、フュームドシリカよりもコロイダルシリ 力の方が好ましい。フュームドシリカは高温の火炎中で合成されるため、往々にして、 微粒子が互いに溶融して、表面が滑らかでないからである。従って、表面が滑らかで あれば、高温で溶融したものでもよい。例えば、フュームドシリカを再溶融して大粒子 にした球状シリカも好ましいシリカ微粒子である。 本発明の研磨用組成物に用いられるシリカ微粒子の粒子径は特に制限がないが、 5— 500nmであることが好ましぐさらに 20— 200nmであることがより好ましい。シリ 力の粒子径が微細すぎると、研磨処理時にパッド内の凸凹に埋没し、研磨能力を発 揮できないからである。また、粒子径が大きすぎると研磨組成物中のシリカ微粒子が 沈殿しやすぐウェハーと研磨パッドの研磨界面に粒子が到達できなくなるからであ る。
本発明の研磨組成物は塩基性物質を含有して！/、るためアルカリ性である。このアル カリ性としては、 pHで 7. 5力ら 12. 0の範囲が好ましい。さらに好ましい pHの範囲は 、 8. 0力 10. 5である。 pHの範囲が、 8. 0力 10. 5であると、無機塩添カ卩による研 磨速度の向上が著しいからである。また、 pHが 7. 5より低い領域では、スラリーの安 定性が低ぐ pHが 12. 0より高アルカリ性側ではシリカ微粒子が溶解して粒子径の減 少が起こるからである。また、本発明の研磨組成物が塩基性物質を含んでいる理由 は、シリカ微粒子、水、および塩基性物質を含んだ研磨用組成物は保存しやすぐこ れに無機塩を添加すれば、容易に本発明の研磨組成物が製造できる力 である。 本発明に使用できる塩基性物質には特に制限がないが、シリカ微粒子を会合させに くい化合物がよい。例えば、 NaOHや KOHなどのアルカリ金属水酸化物若しくは N H OH (アンモニア水）等である。また、テトラメチルアンモ-ゥムヒドロキシド (TMAH
4
)のようなアミン類も使える。好ましくは、 KOH若しくは NH OH (アンモニア水）である
4 本発明の研磨用組成物中のシリカ微粒子の含有量は、研磨用組成物全体の重量を 基準として、 0. 1-5. 0%であること力 S好ましく、 0. 2— 1. 0%であることがより好まし い。多過ぎるとシリカ微粒子が凝集しやすくなり、研磨速度の低下を招くためである。 本発明の無機塩としては、 KC1, K SO , KNO , NaCl、 Na SO , NaNO , NH Cl、 NH
2 4 3 2 4 3 4 4
NO , (NH ) SO などのアルカリ金属塩、アンモ-ゥム塩であり、これらを 1種または数
3 4 2 4
種を選択することが出来る。
研磨用組成物中の無機塩の量は多 、ほどよ 、。これは多 、ほど研磨速度が増加す る力 である。しかし、多過ぎるとシリカ微粒子が凝集しやすくなり、研磨速度の低下 を招くことがある。好ましい範囲は、研磨用組成物 1リットルあたり、 1. 0 モル以下の 無機塩を含む組成である。さらに好ましい範囲は、研磨用組成物 1リットルあたり、 0. 5 モル以下の無機塩を含む組成である。好ましい範囲は、無機塩の種類、研磨用 組成物の pHなどによっても異なる。
本発明の研磨方法は前述の研磨用組成物を用いて行われる。研磨には、研磨液 (ス ラリー）と特殊構造の不織布 (研磨パッド）を用いた、 V、わゆるメカ-カル ·ケミカル ·ポ リシング (CMP)と呼ばれる研磨方法が行われて 、る。この研磨装置の概略を図 1に 示す。研磨は研磨パッド 11とウェハー 12の界面にスラリー 13 (スラリーの供給部は図 示されていない）を連続的に供給しながら行われる。このとき研磨パッド 11は研磨定 盤 14に貼り付けられ、ウェハー 12はウェハー ·キャリア 15に貼り付けられている。そ して、研磨定盤 14とウェハー 'キャリア 15は回転しその相対速度差が付与され、研磨 定盤 14とウェハー 12の間に研磨圧が負荷されている。
図面の簡単な説明
[0008] 図 1は研磨装置の説明図である。
発明を実施するための最良の形態
[0009] 以下、本発明の実施の形態を説明するが、本発明の実施例を説明する前に、本発 明の実施方法の概略を述べる。
研磨処理は、研磨機にマルトー製ダイヤラップ ML— 150Pを用い、研磨パッドにフジ ボー製 EXP— 2を使い、 2インチのシリコン 'ウェハーを研磨用組成物により以下の研 磨条件で行った。
研磨用組成物の供給速度 20mlZmin
研磨圧力 0. 180kgf/cm2
研磨速度 80rpm
研磨時間 30分
この研磨前後にシリコン 'ウェハーの重量を測定し、その減量値から研磨速度を計算 した。テストした研磨用組成物の研磨速度を表示するのに、評価基準とした標準研磨 用組成物の研磨速度を 100%として、それとの相対値を用いた。
次に、研磨用組成物の製造方法であるが、まず、シリカ微粒子、塩基性物質を含む 標準研磨組成物は、研磨剤であるシリカ微粒子にアンモニア、ヒロドキシェチルセル ロース（HEC)、純水、ジエチレングリコールなどをカ卩ぇ調製した。その組成は、アン モ-ァ平均粒子径 46nmのシリカを 0. 5重量0 /0、アンモニア 250wt. ppm、フジケミ HEC CF-X 175wt. ppm、ジエチレングリコール 65wt. ppmを含んでいる。無機 塩を含む本発明の研磨組成物は、標準研磨組成物に無機塩を添加して調製した。 実施例 1、実施例 2、実施例 3および実施例 4
標準研磨用組成物に 0. 36 mol/1の量に相当する表 1に示す塩を添加して実施例 1、実施例 2、実施例 3および実施例 4の研磨用組成物を調製した。この研磨用組成 物の研磨速度を前記の方法により測定したところ、表 1のような結果が得られた。表 1 から、無機塩を添加した ヽずれの本発明の研磨用組成物が無機塩を含まな!/ヽ標準 研磨用組成物より高研磨速度であることがわかる。
[0010] 表 1 実施例 1から実施例 4
Figure imgf000008_0001
[0011] 尚、塩ィ匕ナトリウムの添加の場合には、添加後しばらくしてシリカ粒子が凝集して沈 殿し始めた。沈殿が存在するこのスラリーの研磨速度を同様に測定したところ、 168 %であった。凝集による研磨速度の低下が観察されたが、これであっても無機塩を含 有することによって研磨速度が増加することがわかる。
¾施例 5および ¾施例 6
標準研磨用組成物に 0. 14 mol/1の表 2に示す塩を添加して実施例 5および実施 例 6の研磨用組成物を調製した。この研磨用組成物の研磨速度を前記の方法により 測定したところ、表 2のようであった。表 2から、無機塩を添加したいずれの本発明の 研磨用組成物の方が無機塩を含まない標準用研磨用組成物より高研磨速度である ことがわ力ゝる。
表 2 実施例 5および実施例 6
塩の種類 研磨速度（o/o) 備考 (pH)
実施例 5 塩化カリウム 228 9 J
実施例 6 塩化アンモニゥム 1 50 8.3 [0012] 実施例 7、比較例 1および比較例 2
標準用研磨用組成物に 0. 07 mol/1の表 3に示す塩を添加して実施例 7、比較例 1および比較例 2の研磨用組成物を調製した。この研磨用組成物の研磨速度を前記 の方法により測定したところ、表 3のようであった。表 3の実施例 7から、無機塩を添カロ 量がすくなくても本発明の研磨用組成物が無機塩を含まない標準用研磨用組成物 より高研磨速度であることがわかる。また、比較例 1および比較例 2はアルカリ土類金 属塩を添加したものである力 塩の添加後すぐにシリカ粒子が凝集して沈殿し始めた 。そのため、研磨速度を測定できな力つた。
表 3 実施例 7、比較例 1および比較例 2
Figure imgf000009_0001
[0013] ¾施例 8、 ¾施例 9および比 例 3
標準研磨用組成物にアンモニア水 0. 29 mol/1と表 4に示す塩を 0. 36 mol/1添 カロして実施例 8、実施例 9および比較例 3の研磨用組成物を調製した。この研磨用組 成物の研磨速度を前記の方法により測定したところ、表 4のようであった。表 4から、無 機塩を添加した ヽずれの本発明の研磨用組成物でも無機塩を含まな！/ヽ標準用研磨 用組成物より高研磨速度であることがわかる。また、比較例 3は標準研磨用組成物に アンモニアをカ卩えて pHを増加させたものであるが、 pHを高くすることによって研磨速 度が増加することを示している。実施例 8や実施例 9は、アンモニアだけでなぐ無機 塩も加えた本発明の研磨用組成物である力 アンモニアをカ卩えただけよりも研磨速度 がー層増加することを示している。しかし、その増加率は pHの低い実施例 1や実施 例 4よりも低い。
表 4 実施例 8、実施例 9および比較例 3
塩の種類 研磨速度（％) 備考 (pH)
実施例 8 塩化カリウム 207 1 1.3
実施例 9 硝酸ナトリウム 1 77 1 1.4
比較例 3 なし 1 68 1 1.1 [0014]
実施例 10
標準研磨用組成物に塩化カリウム 0. 14 molZlおよび塩化アンモ-ゥム 0. 14 mol Zlを加え、 PH 8. 3の本発明の研磨用組成物を調製した。この研磨用組成物の研 磨速度を前記の方法により測定したところ、 154%であった。 2種類の無機塩を添カロ しても、無機塩無添加の研磨用組成物より研磨速度が増力 tlした。
実施例 11
標準研磨用組成物に塩ィ匕カリウム 0. 71 molZlをカ卩え、 PH 9. 8の本発明の研磨用 組成物を調製した。この研磨用組成物にはシリカ微粒子の沈殿が発生したが、攪拌 しながら研磨に使用して研磨速度を前記の方法により測定した。その結果、研磨速 度は 171%であり、無機塩無添加の研磨用組成物より研磨速度が増加していた。し かし、沈殿の生じない実施例 1、 5、 7、および 8などの研磨速度より低いものであった 14
フュームドシリカを加熱して粒子径を増大させることによって製造した平均粒子径 34 Onmの球状シリカ微粒子を用いて研磨用組成物を調製した。製造方法はシリカ微粒 子にアンモニア、ヒロドキシェチルセルロース（HEC)、純水をカ卩えるものである。この 研磨用組成物は、シリカを 0. 5wt%、アンモニア 2250wt. ppm、フジケミ HEC CF -X 175wt. ppmを含んでいる。この研磨用組成物の研磨速度を前記の方法により 測定したところ 61%であった。この研磨用組成物の研磨速度が標準用研磨用組成 物に比べ遅 、けれど、これは粒子径が大き 、ためである。
実施例 12
比較例 4の研磨用組成物に塩ィ匕ナトリウム 0. 36 mol/1を加えて本発明の研磨用 組成物を作製した。この研磨用組成物の研磨速度を前記の方法により測定したとこ ろ、研磨速度は 86%であった。この研磨用組成物は無機塩を添加しない比較例 4の 研磨用組成物と比べると研磨速度は 141%に増加している。
産業上の利用可能性
[0015] 本発明の研磨用組成物は、従来知られているシリカ微粒子、水、塩基性物質を含ん だ研磨用組成物にくらべ格段に研磨速度が向上したものであり、製造も容易であり、 濃 、アルカリ性液の廃液処理の負担も少な 、優れた研磨用組成物である。この研磨 用組成物は半導体基板、ハードディスク基板などの研磨処理に広く使用することが できる。この研磨用組成物で研磨することで研磨速度が向上する。

Claims

請求の範囲
[1] シリカ微粒子、水、塩基性物質、およびアルカリ金属塩、アンモ-ゥム塩などの無機 塩を含んで!/ゝる研磨用組成物。
[2] 請求項 1の無機塩として KC1, K SO , KNO , NaCl、 Na SO , NaNO , NH Cl、 NH
2 4 3 2 4 3 4 4
NO , (NH ) SO などのアルカリ金属塩、アンモ-ゥム塩などが用いることを特徴とす
3 4 2 4
る研磨用組成物。
[3] 請求項 2の研磨用組成物において、無機塩の混合後すぐにシリカ微粒子の凝集物 が発生しな 、研磨用組成物を用いることを特徴とする研磨用組成物。
[4] 研磨用パッドと研磨試料との間に研磨用組成物を連続的に供給しながら研磨する研 磨方法にぉ 、て、研磨用組成物として請求項 1あるいは請求項 2ある 、は請求項 3の 研磨用組成物を用いることを特徴とする研磨方法。
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